空间能力范文

空间能力范文（精选12篇）

空间能力 第1篇

一、空间定向能力的培养

空间方向存在于地理空间的两个目标之间, 是在一定的方向参考系统中从一个空间目标指向另一个空间目标的指向, 通常用角度 (定量) 或东、南、西、北等 (定性) 术语表示。指向出发的目标称为参考目标, 被指向的目标称为源目标。参考目标、源目标、空间方向参照系统是空间方向的三个要素。空间定向能力的培养具体做法如下:

1. 在自然空间中培养空间定向能力

我们都是生活在自然空间中, 可以通过观察一些自然现象来培养学生的空间定向能力。 (以北半球中纬度为例)

(1) 月相定向。初一到十五的月亮凸面指向西方, 十五以后的月亮凸面指向东方。此法用于夜晚。

(2) 北斗七星的斗柄定向。春天斗柄东指, 夏天斗柄南指。秋天斗柄西指, 冬天斗柄北指。此法也用于夜晚。

(3) 树木法。树木年轮宽的一侧是南方。

(4) 北极星:为当地正北方。

(5) 候物法。如春天大雁从南方飞来, 驯鹿冬季要南迁等。

(6) 太阳升落的方位:夏季在外看太阳日出的方向是东北方, 日落的方向是西北方;冬季看太阳日出的地方是东南方, 日落的方向是西南方。当地时间正午12点太阳位于正南方。

(7) 木棍法:将木棍垂直于地面, 木棍影子最短时, 指向正北。

(8) 青苔法:青苔喜阴, 在树木和石头等地方青苔比较茂密的地区是北方。

2. 利用地图培养空间定向能力

首先让学生熟悉地图上空间定向的三种方法:

(1) 上北下南, 左西右东

在没有任何标记的地图上, 通常可以用此方法进行空间定向判断。

(2) 根据指向标确定方向

(3) 根据经纬网判定方向

在有经纬网的地图上, 经线指示南北方向, 纬线指示东西方向。

其次, 通过做有关题目提高实际运用能力。由于目前我国中学生户外实习的机会较少, 地理空间定向的运用主要还是通过做题体现, 可以通过地球运动地理意义练习判断方向。

例如:下图是一幅太阳高度等值线图, 读图判断?

在A处的操场上竖有一旗杆, 此刻旗杆影子的指向为 ()

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

由图可知, A点的太阳高度为60°, 此刻太阳直射点在A地的西南方, A地旗杆的影子应位于相反方向, 为东北方。得出正确答案为甲

二、心理旋转能力的培养

心理旋转是人在头脑中将某个图形的表象做平面或立体转动的心理操作过程。它以信息的内部表征的产生为前提的, 涉及比表象更为复杂的认知过程。国内外一些专家学者通过实验向人们揭示这样一些心理旋转特征:第一, 当人在处理以空间信息或视觉信息为主的任务时, 往往要使用心理表象;第二, 在人对心理表象做出处置时, 随着旋转度数的变大, 反应所用的时间也就越长。这些结论说明, 心理旋转这一研究的特点, 不是把表象当成静止的画面, 而是从动态的角度研究表象的进行加工。

心理旋转具有相对易变性和可塑性的认知加工特征, 通过对学生进行图形转换的训练可以提高。心理旋转使用材料的熟悉程度能够影响中学生心理旋转的正确率和反应时。熟悉的材料能够凸现旋转角度的差异, 而不熟悉材料的旋转角度的差异就不明显。所以在教学中要对学生多进行有心理旋转的训练, 多熟悉需要旋转的地理图形。

数学空间思维能力 第2篇

传统小学数学课程中有一门“几何图形学习”，内容差不多都是计算和演绎证明，而新课程把“几何学习”改变为“空间观念的培养”。这决不仅仅是语言表述上的改变，更重要的是反映了由以往以“几何计算”为主，转向现在以“空间观念的培养”为核心的任务变革。《数学课程标准》指出:“在教学中，应注重使学生通过观察、操作、推理等手段，逐步认识简单几何体和平面图形的形状、大小、位置关系及变化。” 这一描述不仅要求学生能认识图形，而且还包括“能够由实物的形状想象出几何图形，由几何图形想象出实物的形状，进行几何与三视图、展开图之间的转化”。这是一个包括观念、想象、比较、综合、抽象分析，不断由低到高向前发展的认识客观事物的过程。如果说幼儿对一些简单图形的初步认识是在游戏和生活中获得的，那么小学生的空间观念往往是在他们学习几何初步知识的过程中形成的，而且空间观念的形成又直接帮助他们更好地掌握几何知识。

因此，从低年级数学教学中就应重视学生空间观念的培养。那么究竟我们在低段教学中应当采用怎样的方法,促进孩子空间观念的发展呢? 笔者认为，培养学生的空间观念，大致可以有以下几条途径:一.再现生活经验，在实践操作中培养空间观念。如何培养孩子的空间观念，我认为可以利用学生的知识经验教学。小学生的思维正处于由直观、形象思维向抽象、逻辑思维的过渡阶段。他们对几何图形的认识主要依赖于观察、实验和必要的动手操作。在教学《对称图形》时我收集了许多漂亮的图片，有小动物，有生活中的物品，有数字卡片，有几何图形等等，真是琳琅满目，丰富多彩。孩子们在观察、比较这些图形的特点，随着你一言、我一语的交流，随着“对折”的验证，孩子们轻松地知道了什么是对称，什么样的图形是对称图形，并且还能找出生活中的对称现象。

又如在教学平行线教学时，教师除了举出学生熟悉的事物:如练习本上的横线，马路上的横道线，双杠的两根直杠以外，重点是要充分利用学生生活知识经验，引导他们看一看横线、横道线、两根直杠的位置和方向，组织他们量一量两线之间的距离，再启发他们想一想，如果沿着横线、横道线、直杠的两端延长成直线，这两条直线会不会产生相交的情况。在观察、实践和想象的基础上使学生获得“同一平面”、“不相交”的空间知觉，建立具有这种特点的两条直线的表象，为理解平行线的空间观念打下基础。二.借助实物模型，在认真的观察中培养空间观念。数学是一门具有较强思维性质的学科，观察是进行思维活动的一个窗口，是接触现实世界的触角，是学生认识事物最直接的一种方法，也是形成和发现数学知识的基本方法之一。

据低年级学生的年龄特征，充分利用直观图形、实物的观察和实际操作，借助视觉、触觉、听觉等各种感官参与活动，是小学生形成空间观念的有效途径。例如，如低年级“搭积木”的游戏就很有意思，共用几块立方体积木搭成的?在这个图形中，有一块积木被遮盖了，要找到这块积木，需要空间想象。低年级儿童的空间想象能力是比较弱的，怎么办?可以让学生动手摆一摆，以实见虚，效果就比较好。又如，学生认识“立体图形”特征时，可以设计这样的情景:将牙膏盒(长方体)，化妆品盒(正方体)、可乐罐(圆柱体)、蛋筒冰淇淋(圆锥体)和乒乓球(球)逐一展示，请学生想象一下，这些形体分别可以与哪些平面图形有关。通过不断感知，积累丰富的表象，这样才能为学生建立空间观念奠定基础。三.以趣激智，培养学生的空间想象能力。爱因斯坦曾经说过:“想象比知识更重要，因为知识是有限的，而想象要概括世界的一切。”想象是思维的翅膀，往往和观察、实验、思考等活动结合起来。因此，在教学中，我们还要有意识地培养学生的空间想象能力。如在学了长方形、正方形、三角形、圆形之后，呈现用这些图形拼成的一幅美丽的图画，让孩子们从这幅美丽的图画中找出所学的图形，在这具有趣味性和挑战性的问题情境中，激发了学生探究的欲望。在让孩子们用学过的图形画物体，有的画出一列小火车，有的画出一艘轮船，有的画出机器人，培养了学生的创新意识和实践能力

。四.多媒体辅助，加强空间观念的训练能力总是伴随人的活动而产生和提高的，培养空间观念的一个重要方法，就是加强空间想象的训练。在几何教学中，借助于多媒体教学手段，可以打破传统教学中的“老师讲，学生听”的习惯，有利于提高空间观念的形成。如在“角的度量”教学中，用量角器量角是教学中的难点。因为画角实际上是在量角器上“找”现在的角，而量角的情况就比较复杂一些，不仅只是“找”的问题，还有对应、方位等操作性技能技巧问题，加之量角器 本身有内、外圈两个方向相反的刻度，什么时候用内刻度方便，什么情况下用外刻度合适，也使学生感到困难。以前在教学这部分知识时，教师又是在黑板上用量角器演示、让学生观察、一步步地讲解，又是下面一个个对学生进行具体指导，然而由于教师演示操作的过程学生不易看懂，往往造成耗时费力，效果不佳。

如果采用 电教手段，把透明量角器通过投影仪(投影仪起着放大作用)反射到屏幕上，学生就能清楚地看到教师演示的量角过程，特别是具体操作中量角器的中心和角的顶点重合，量角器的“0”刻度线与角的一条边重合以及如何使用内圈、外圈的刻度等问题迎刃而解。另外，运用电教手段对如何度量不同方位的角效果更加明显。

拓展想象空间培养创作能力 第3篇

一、铺垫感知：认识美术源于生活

课前师生谈话：“上课时，同学们都坐着，而老师是站着的，这两个动作是很明显的……”接着，老师空手摆出一个（拿书的）姿势，让学生说说老师这个姿势好像是做什么。变换老师手中的道具（书→杯子→话筒→雨伞），让学生再说说老师的动作。

指出：同样的姿势，变换不同的道具，可以组成不同的动作。从中学生可以明确道具对特定动作的衬托作用。

出示右边人物图片，让学生根据图中人物的动态特征进行讨论，说说这个人可能在做什么。然后让他们自由讨论，并且各自罗列出这个动态可能形成的动作，学生汇报后出示相应的幻灯片。

提问：怎么才会使他看起来更像在做某种动作呢？学生讨论回答后，老师就可以揭示课题《人物与环境》。

【本环节通过老师的直观演示做铺垫，再让学生结合生活中的情景进行大胆联想，打破局限，使学生思维具有较大的灵活性。同时，也积累一定的感性认识，既激发学生的学习兴趣，又为本课的教学做好铺垫。】

二、直观对比：感受环境与人物动态的密切关系

1.人物与环境的关系

通过展示幻灯片，提出以下问题：

（1）如果要表现这个人在抓蝌蚪，那应该添加什么样的背景？引导讨论，并且鼓励学生上台动手描绘，其他同学观察、评论。

（2）怎么才能让他看起来是在叠被子？

（3）怎么让他看起来是在整理书籍？

及时小结：动态特征明显的，很容易确定是什么动作。而动态特征不明显的，相同的动态，会随着道具的变换、环境的变换而产生不一样的动作效果。

2.人物的方位、角度变化与动作的关系

出示右图，引导学生观察后分小组讨论：“这个人是在做什么？”“需要添加什么环境才能使人物的动作更明显？”鼓励学生充分发挥想象力，把自己的想法都说出来，然后结合课件展示，让学生感受不同环境下的人物动态图。

（1）展示《踢足球》、《骑马》、《骑牛》、《跳远》等图片，对比图片背景的变化，感受人物与环境的密切联系。

（2）思维拓展：改变人物的角度、方向或位置，启发学生的想象。展示《海边休闲》《公园休闲》《跳高》《蹬缸杂技》等图片，让学生感受更多的变化。

（3）教师动手进行简要示范，让学生直观地了解如何动手添画环境。

3.了解服饰对人物活动的衬托作用

阅读课本第26、27页，投影仪展示第26页，引导学生发现：服饰的变换也可以衬托不同的动作效果。

小结：画面上的人不管以什么姿态做什么事都必须有合适的环境来搭配，这样才能使整个画面看起来显得和谐、搭调，因为人物与环境相互依存、密不可分。当然，相关的道具和服饰也不能忽视。

【本环节通过加大信息量，引导学生从不同角度、切换不同情景进行联想，思维得到有效的发散，并且结合具体画面的展现，不断地闪现抽象思维到作品表现的轨迹。】

三、动手表现：实现创造性想象的展示

出示幻灯片第16页，展示5幅人物造型图片（如下图）和作业要求，让学生任选1幅后与同桌展开描述，讲清要添加什么样的环境使画面内容更有新意、更加精彩。

提出要求：根据自己所选的人物造型，发挥想象力，在上面添加适当的背景，让画面更丰富、更有新意；人物与环境搭配和谐美观，主题鲜明。学生动手绘画，老师巡回指导。

【在前面充分积累了感性认识的基础上，本环节注重学生的实践能力培养。通过学生自己的语言描述，让他们不断地在脑海中勾勒画面的轮廓；通过学生动手描绘，让他们已经被激发出来的表现欲望得到宣泄；教师的巡视指导可以及时地为学生提供有效的帮助。】

四、交流与借鉴：优势互补，引导学生学会对作品进行自我完善

教师首先抽取优秀作品进行点评，从构图、色彩、线条以及画面层次等的评价，引导学生从感性的认识上升到理性的认识，从而实现美术素养的提升。还可以鼓励学生到处走动，互相参观，相互评价，然后要求学生不断修改自己的作品，争取比较理想的画面效果。

【本环节通过作品交流，在一定程度上让学生体验成就感。通过引导学生运用美术语言进行评价，对身边优秀作品的借鉴，让学生在不断完善自己作品的同时，也逐渐提高自身的美术素养。】

五、总结提升

我们人类不可能离开环境单独存在。所以，在我们的绘画创作中，人物要与环境巧妙结合，才能够丰富画面，突出主题。家庭、学校、大自然、任何地方，都是我们身边所拥有的环境，有了环境的衬托，人物的活动更加鲜明了。当然，合适的（下转第39版）（上接第38版）道具与服装的搭配，画面也会更加生动。

【本环节起到了凸显主题的作用，使整个教学过程取得前后呼应的效果，实现教学过程的完整性。】

附：板书设计

人物与环境

创造探究空间培养探究能力 第4篇

一、创设问题情境, 激发学生主动探究的欲望

学生在接触新的数学知识时, 不应当都是被告知“是什么”“应当怎样做”等等, 而是应当有机会进行探索性学习.例如:在讲授定理“在直角三角形中, 斜边上的中线等于斜边的一半”时, 我让学生们拿出事先准备好的大大小小的 (含30°) 的直角三角形纸板, 先自己度量、计算斜边上的中线与斜边的长度关系, 然后小组内交换重新实验一次.同学们兴致很高, 通过实验不仅自己归纳出了定理内容, 而且通过观察别的小组的纸板, 还理解了这是直角三角形的共性.在这样的学习情境中, 学生实实在在地进行着观察、实验、猜测、验证与交流等数学活动.我认为通过这样的形式, 使学生创新精神的培养落实到了实处.

二、提供展现“矛盾”的机会, 扩展学生主动探究的空间

学生进行猜测、验证、推理与交流等数学活动无疑需要时间和空间.为此, 作为老师应当精心设计教案和教法, 使得学生在学习过程中有时间从事这样的活动.例如, 我出了这样一道题:“等腰三角形一边上的高是这条边的一半, 求等腰三角形顶角的度数.”当时许多同学只用了三分钟左右就画出图形, 给出了90°的答案, 如图1.还有少数同学给出了90°或30°的答案, 并争执起来.为使所有学生都获得成功感, 我请给出30°答案的同学上黑板讲解他的思路与解法.由于激动, 他虽讲得有点结巴, 但仍讲明了重要的一点:题目中的边没指明是底边还是腰, 这边可以为底边也可以为腰, 当图形如图1时结果为90°, 当图形如图2时结果就为30°.还没等到他下讲台, 这时又有同学半站着举手急促地说还有一种情况要考虑, 他边画边讲“这一题等腰三角形的形状没指明, 因此还应考虑钝角三角形底边上的高及腰上的高的情况”.这时许多同学“哦”地一声, 欣喜地说“知道怎么回事”了, 不等他讲完, 很快地给出了正确答案:30°或90°或150° (图3) .最后, 我又对这题的特点及解题策略作了简单小结, 大多数同学欣然地点了点头.

三、创设协商、交流与解释的机会, 扩展学生积极思维的空间

在几何教学中, 老师应设计一系列问题, 首先使学生认识到证明的必要性;其次, 通过探索与交流活动发现证明的思路;同时在证明的过程中体验证明要步步有据.例如, 在讲勾股定理运用时, 我设计了如下形式的活动:

(1) 我们能否画一个正方形, 使得它的周长和面积分别是某个已知正方形周长和面积的2倍?为什么?

(2) 如果是正三角形呢?与同学交流.

(3) 如果是直角三角形呢?能证明结论吗?

在直观探索中, 当学生遇到了先前获得直观判断的经验也将有益于他们探索证明的思路, 而证明活动无疑也有助于体验证明过程要步步有据.

三、创设促使迁移发生的条件, 扩展学生主动建构的空间

教师应进行创造性教学设计, 将数学内容以新的姿态和角度展现给学生, 使学生的创新意识和学习欲望得以激发例如, 在讲探索三角形全等的条件 (角边角) 时, 我并没有按教材上的叙述顺序及方式导出判定条件, 而是设计了如下的复习导入过程:

将一块三角形纸板剪成两块, 用教具演示.

T:如图4, 一块三角形玻璃碎成两块, 拿哪一块去玻璃店即可配回与原来一样大小的玻璃?为什么?

S:第Ⅰ块, 根据SAS.

T:很好, 如果这块玻璃碎成如图5的两块呢?

学生们意见不一, 大多数学生都说应拿第Ⅰ块.我又问为什么?学生笑着说凭感觉, 根据是什么, 不知道.于是我顺势导入新课, 同学们听得认真又有趣.判定条件讲完后, 再回到复习引入的第二个问题上, 同学们都轻松地说清楚了理由:第Ⅰ块玻璃, 它保留了原三角形玻璃中完整的两个角和一条边, 在边、角的位置关系上形成了两角夹边, 而ASA可判定三角形全等, 所以应拿第Ⅰ块.最后我又问如碎成如图6的两块, 是否可以只拿其中的一块去配玻璃?为什么?同学们纷纷说道:不行, 因为单独Ⅰ, Ⅱ都形不成SAS或ASA.

通过数学教学中研究性学习的教学实践, 学生的收获是交流意识、探究能力和数学素质的提高, 这正是素质教育对数学教学的要求, 也是当今教育发展的潮流.

参考文献

[1]全日制义务教育数学课程标准 (实验稿) (第1版) [S].北京:北京师范大学出版社, 2001.

[2]曹勇兵.新课程标准下学生数学学习方式的转变.中学数学研究, 2005.

视觉空间能力的认知加工特性 第5篇

视觉空间能力的认知加工特性

心理测量学、差异心理学、认知心理学、认知神经科学等学科从多个角度揭示了视觉空间认知能力的本质与特性.视觉空间能力认知可塑性系列研究以高水平视觉加工子系统理论为基础,以斯滕伯格的加因素法为研究范式,通过对视觉空间任务的练习效应与年龄效应的检验表明,视觉空间认知加工中存在着的不同程度的`可塑性与稳定性,结果显示出表象旋转、数量空间关系判断和视觉特征提取任务明显要比表象扫描、运动推断以及类别空间关系判断表现出较强的可塑性和易变性特点.高水平视觉加工系统从整体上表现出了功能的结构特性和动态特性.

作 者：游旭群 晏碧华 作者单位：陕西师范大学,教育科学学院,陕西,西安,710062刊 名：陕西师范大学学报(哲学社会科学版) PKU CSSCI英文刊名：JOURNAL OF SHAANXI NORMAL UNIVERSITY (PHILOSOPHY AND SOCIAL SCIENCES EDITION)年，卷(期)：200433(2)分类号：B84-069关键词：视觉空间能力 认知加工 空间认知

地理空间定位能力的培养 第6篇

一、必须全面掌握地理空间定位的基础

（一）地图的基本知识。（1）极点与赤道的空间定位—这是区域空间定位的原始起点。（2）经线和纬线—应注意高、中、低纬度经纬网投影后的形状变化，逐步建立起图形的基本感觉以提高解题效率。（3）经度与纬度—掌握经、纬度的划分和空间分布规律是定位的前提。（4）重要的图例与注记—掌握重要的山脉的地形类型、河流、湖泊、交通干线、城市、洲界、国家和省市界线，可以辅助定位。

（二）熟悉《中国地图》。涉及“中部崛起”“西部大开发”“东北老工业基地振兴”“影响我国经济发展的石油生产、消费、进口与石油安全问题”等热点话题在高考中屡屡出现，这就要求师生必须具有较高的用用中国地图的能力。

（三）熟悉《世界地图》。随着科技的发展和进步，世界变得越来越小，世界重要区域、国家之间的联系越来越紧密，对于相关地理知识的掌握和运用十分重要。对世界安全、稳定和发展有着巨大影响的热点地区、热点问题的了解，必须在世界这一巨大的空间来进行。

二、必须全面了解地理空间定位的基本要求

（一）确定地理事物的地理坐标。

（二）确定东西、南北半球的位置，海陆位置等。

（三）判断地理事物所在的区域、具体的名称。

三、必须准确把握地理空间定位的基本方法

（一）根据地理事物的地理坐标、相对位置定位。

（二）根据地理事物的典型特征定位。（1）根据地理事物的面积、轮廓和形状等特征定位。（2）根据气候、地形、植被、动物、土壤等自然地理事物的特征定位。（3）根据工业、交通、人口、城市等人文地理事物的特征定位。（4）根据当地的代表性地理事物（包括特殊自然景观、文物古迹、现代建筑物、文化现象等）定位。

（三）依据图例、注记、比例尺等图中信息辅助定位。

（四）依据题目中的文字提示信息辅助定位。

四、必须全面了解与“位置”有关的地理知识和能力要求

（一）与纬度有关的能力要求。（1）确定位置、判断方向。（2）南北半球的划分。（3）正午太阳的高度与日影长短，昼夜长短与日出、日落时刻，地球自转的线速度，物体偏向力的大小等。（4）直射点的纬度，与季节有关的现象。（5）确定高中低纬度。（6）确定气压带、风带。（7）确定热量带、气候带、自然带。（8）确定农业带。（9）纬度地带性规律。

（二）与经度有关的能力要求。（1）确定位置、判断方向。（2）东西半球的划分。（3）经度与地方时、时区、区时的换算。（4）经度与“日期分割”问题。（5）根据经度(海陆位置)判断气候类型。（6）估计实地距离。

（三）与区域有关的能力要求。（1）以区域为背景，考察地球、地图的基本知识和原理。（2）以定位为基础考察地理事物的名称、分布。（3）以区域的自然、人文要素统计资料为信息，分析区域的自然、人文地理特征及其原因。（4）以区域信息为基础，比较两地的区域特征的异同，并分析原因。（5）从区域特征入手，分析区域面临的主要问题及其对人类的影响，指出解决问题的措施。

五、必须掌握并熟练运用几种常见的空间定位方法

（一）地理坐标定位法。弱智到某个地理事物的具体地理坐标（或坐标范围），就可以确定该地理事物的区域位置和占据的空间。

（二）典型区域特征定位法。

（三）特殊地理事物定位法。代表性自然景观、文物古迹、现代建筑物、文化现象等往往是定位的重要线索。

（四）面积、轮廓、形状定位法。有的地理事物有独特的轮廓和形状，我们可以通过其面积大小、轮廓和形状特点确定它的区域位置。包括河流、山脉的走向、长度，河流的源地、注入的海洋，大洲、世界主要国家，我国省级行政单位的面积大小、轮廓形状等。

（五）海陆位置定位法。有的地理事物位于大陆内部，有的地理事物位于大陆东部或西部（临海），有的地理事物被海洋包围（如岛屿）。根据这一特征可以确定地理事物的大致位置。

（六）相对位置确定法。在地图上，可以通过某地理事物与周围相关地理事物在方向、距离上的比较，确定它的区域位置。

（七）用图例、注记、比例尺等图中信息辅助判断。如图中的河流、湖泊、山脉、等高线、沙漠等图例、注记往往是重要的提示信息；根据比例尺往往可以初步确定区域范围，有利于定位。

（八）用题目中的文字提示信息辅助判断。有的题目在题干或问题中提示了区域的大致范围或自然、人文特征，对缩小定位的范围和提高定位的速度很有帮助。

浅谈构建空间想象能力 第7篇

空间想象能力是教学大纲中确定的三大基础能力之一,高中数学中的空间想象能力主要是指:学生对客观事物的空间形式进行观察、分析、抽象思考和创新的能力。空间想象能力具体包括以下几个方面:

1.熟悉基本几何图形(平面或空间),并能找出其概念原型,能正确地画出实物、语言或数学符号表述的几何图形。

2. 能分析图形中的基本元素之间的位置关系及度量关系,明确几何图形与实物空间形式的区别与联系。

3. 能借助于图形来反映并思考客观事物或用数学语言表达的空间形状和位置关系。

4. 能对画出的图形或头脑中已有的形象进行分析、组合,从而产生新的空间形象并能判断其性质。

二、培养空间想象能力的方法与途径

1.加强几何教学与实际的联系,以培养空间观念。

空间想象能力的基础是空间观念,而空间观念是基于我们现实世界的直接感知与认识。因此,应加强几何教学同实际的联系,帮助学生将现实空间同抽象的几何概念统一起来,以培养和发展空间观念。在教学过程中应运用生活实例或实际问题引入几何概念、探讨几何图形的性质。同时给予学生动手操作的机会,以培养空间观念。培养空间观念从三方面着手:

(1)通过观察、测量实物和模型,培养学生的空间感。

空间观念,可以通过实物和模型,使之直观形象化。实物包括我们在生活中能见到的所有物体,如大楼、桌子等;模型是指为了用来学习、教学或实验而照实物的形状和结构按比例制成的物体,如圆锥体、正四面体等。

(2)通过看直观图,增强学生的空间感。

直观图是指一个物体从直观看上去的图形。通过把空间图形画在平面内,使得既富有立体感,又能表达出图形各主要部分的位置关系和度量关系,因而看直观图成为增强空间感的关键。

(3)通过作图,提高学生将实物几何化的能力。

作实物的直观图,实质是空间图形的平面化表示。实现由实物和模型到图形的过渡,必须进行作图训练。作图训练应由易到难,循序渐进,先训练作平面图形的直观图,再作空间几何体的直观图、三视图和展开图。画好后引导学生将图形与实物模型作对比,再根据直观图想象其实际形状,逐步摆脱模型。

2. 处理好实物或模型与几何图形的关系。

在几何学习、特别是立体几何学习中,学生所获得的空间信息主要是来源于实物(模型)、几何图形、语言描述以及它们之间的相互转换。因此,要培养学生的空间想象能力,在几何教学中必须处理好实物(模型)、图形、语言之间的关系。

(1)恰当地运用实物模型进行直观教学。

教师如能恰当的运用实物、模型,可使抽象的事物获得生动的形象,使平面上的图形有了立体感。如讲“直线和直线外一点确定一个平面”,可提问:“门为什么在加上插销后才能固定呢?”生活现象解释了科学的理论。

(2)进行识图练习。

如何使空间图形在眼中“立”起来?方法之一就是强化识图训练,通过图形的变式、辅助平面的衬托,增强立体感,从而逐步地形成立体地审视直观图的视觉惯性,能将直观图看成其表示的实物。

3.增强对图形的加工、变换能力。

几何图形是一种视觉符号,与表象的形成密切相关。因此,图形以及图形的加工、变换能力在培养与发展空间想象能力的过程中起了关键作用。图形的变换一般有以下类型:

(1)图形的运动与变式。

当学生已逐步摆脱掉直观模型的束缚,转而对图形进行认识时,应适当增加图形的运动变化的训练,力求在图形的变式与运动过程中从根本上认识图形的本质特征,克服一些由图形带来的思维障碍。

1变化图形的放置方式。

对一些常见图形的深入研究,能帮助学生形成空间概念,但是这些图形总以同一形态出现,易使学生产生思维定式。因此,把常见图形放置在不同的几何体和不同的情境中,让学生在运动变化中寻找常见图形,则显得尤为重要。

2进行割补变化。

即通过分割的手段实现转化,锥体体积公式的推导是一典型:先补为柱体,再分割成体积相等的三个锥体。这是培养空间想象能力的高层次追求。

(2)图形的分解与组合。

在几何问题中给出的几何图形,常由表达基本概念、定理的基本图形经过组合、分解、叠加形成,这样的图形容易干扰对几何对象的感知。如果从培养空间想象能力角度思考,积极的办法是让学生进行图形的分解与组合的练习。

总之,在立体几何教学中加强几何教学与实际的联系、处理好实物或模型与几何图形的关系、增强对图形的加工与变换能力,才能更好地培养高中生的空间想象力及逻辑思维能力。

摘要：高中数学的空间想象能力主要是研究空间几何体的大小、形状、结构以及相互位置关系的抽象特征。本文从空间想象能力的基本内涵和培养空间想象能力的方法与途径两方面来探讨如何培养高中生的空间想象力。

浅析化学空间认知能力的构成 第8篇

在化学中, 物质结构知识主要是研究原子、分子、晶体的结构及其与性质之间的关系, 涉及到原子、分子的构造, 而这些在现有的教学条件下不可能让学生用感觉器官直接接触到, 只能借助语言、文字、各种符号、平面图来表示立体形态和运动的状态, 这就需要学生充分发挥自己的空间认知能力.因此, 在物质结构、有机化学等知识学习中, 学生的空间认知能力起到至关重要的作用.由此可见, 化学空间认知能力的研究显得非常有意义.

根据心理学对空间认知能力的定义, 结合化学学科的特点, 笔者认为化学空间认知能力可以定义成:学生在化学学习中对化学物质的结构图形在头脑中进行观察、识别、贮存、表征、转换、想象、抽象、概括, 并将空间图形与化学物质建立相互关系的能力, 主要包括空间观察、空间记忆、空间想象和空间思维等能力.

一、空间表征能力

有视觉表象的研究说明在思维与问题解决过程中有些心理过程是难以用语词加工的方式进行, 需要用视觉空间的知觉类似物来予以表征, 这种运用不直接存在的事物或物体的符号对事物 (事件) 之间关系和结构的表征能力就是空间表征能力.空间表征能力主要包括空间观察能力、空间识记能力、空间表达能力.

1.空间观察能力

空间观察能力是指学生通过对空间结构图间的细微差异的洞察与比较, 抓住事物的基本特征及规律性的联系的能力.在对空间结构图观察过程中, 学生把观察到的图像与右脑中已储备的表象积累联系起来.对表象进行加工改造, 从而获得对事物的本质的认识.

2.空间记识能力

空间记忆能力是对空间内物体的结构、位置和关系等进行编码, 储存并保持已被编码的信息, 抑制无关信息, 对任务保持注意等的能力.空间认知能力的好坏依赖于空间识记能力的好坏.

3.空间表达能力

空间表达能力是指能用科学的方式正确表示和描述化学物质的空间图形, 准确无误地表达出物质空间结构图或空间位置关系的能力.其中包括用化学语言描述物质的空间结构的能力、绘制物质空间图形的能力和将结构空间图形与物质建立对应的能力等.

二、空间想象能力

空间想象能力是指理解表象在空间三维中运动或空间操作想象中物体的能力, 包括“对空间体的理解、编码和心理操作过程, 另外要实施一个复杂的心理操作”.空间想象能力主要包括:空间意识能力、空间转换能力、空间定位能力.

1.空间意识能力

空间意识能力是使人们能对空间图形产生正确的直觉的能力.通常指人们能透过空间图形凭借空间知觉洞察出其未显露的组成成分, 并通过表象推理进行空间图形的认知活动.

2.空间定向能力

空间定向能力是对视觉刺激模式内各元素排列的理解、保持对变化着的空间物体一致性的识别以及以身体为参照对空间方位进行判断的能力.

3.空间转换能力

空间转换能力主要包括:空间旋转翻转能力、空间折叠展开能力.

空间翻转旋转能力主要是指将二维或三维图形在三维空间转动, 并依据想象的转动对图形的匹配作出正确判断的能力.

空间折叠展开能力主要是指将二维空间图形通过表象操作转化为三维空间图形或将三维空间图形转化为二维空间图形, 并依据想象的转动对图形的匹配作出正确判断的能力.

三、空间思维能力

空间思维能力是指人脑对空间事物的抽象的、概括的反映.它反映了思维的两个本质特征:抽象性和概括性.抽象性是指思维可以凭借其他事物的中介, 来认识没有直接感知或根本不可能感知的事物.概括性是指对客观事物的本质属性和事物与事物之间规律性联系的反映.所以空间抽象能力和空间概括能力是空间认知能力的核心成分.

1.空间抽象能力

空间抽象能力是空间思维能力的一部分.它是在进行空间思维活动的时候, 人们对没有直接感知或根本不能感知的事物, 通过其他事物的中介而能在头脑中抽取出空间事物的本质属性, 舍弃非本质属性的空间思维能力.

2.空间概括能力

空间概括能力是空间思维能力的另一部分, 它是在头脑中把空间事物的本质属性加以综合并推广到同类空间事物的空间思维过程的能力.

空间目标白天光电探测能力分析 第9篇

关键词：白天探测,光谱滤波,探测能力,光学系统参数

0 引 言

光电探测技术是实现空间目标探测,进而获得目标信息的主要技术手段,常用的有可见光相机CCD探测和红外探测。空间目标的可见光探测和光度测量一般都在夜晚用目视或照相法进行,但空间目标的白天探测和红外辐射特性测量却具有较大的难度。因此对全天的观测来说,其有效观测时间就只能占40%～50%或更少。这样大大减小了观测效率及设备使用率。

在白天强背景条件下,相对于目标信号,天空背景光太强,由于太阳照射而造成近地面的湍流,使得空间目标的像更加弥散,进一步增加了背景对目标信号的相对强度[1,2,3]。一个亮度为5.5星等的空间目标,由于像的弥散,观测时,在600 nm波段附近的面强度只有背景的l/200左右,在450 nm时只有背景的1/400左右。因此采取光谱滤波抑制背景造成的探测器饱和是首先要解决的问题,在各种滤波器中要选择出光谱滤波的最佳滤波器。另外,分析光学探测设备的性能参数对白天探测能力的影响,从而选择合理的参数,对探测能力的提高也有着至关重要的作用。

1 白天探测能力模型

光电探测系统的探测能力一般用输出信号的信噪比来评定,信噪比定义为输出信号大小比上系统探测噪声的均方根值。假设目标信号所有光电子都汇聚到探测器一个像元上,则可以推导出用光电子数的表示的探测信噪比表达式。目标信号光电数和背景信号光电子数表达式分别为:

$\begin{array}{l}{\rm N}{}_1=\phi {}_{\text{S}}A\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau {\rm T}(1)\\ {\rm N}{}_2=\phi {}_{\text{n}}A\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}\tau \alpha {}^2{\rm T}(2)\end{array}$

式中:φS,φn分别表示信号光子通量和背景辐射的光子通量(光子数/(m2s);A表示接收器通光口径面积(单位:mZ);fS,fn表示目标光谱和背景光谱透过率系数;ηS,ηn表示CCD对目标光谱和背景光谱平均量子效率;τ为光学系统对目标信号的透过率;T表示积分时间(单位:s);α表示CCD一个像元对应的空间立体角A/F;A为CCD像元直径;F为系统焦距(球面度单位:弧秒)[4,5,6]。如果不考虑CCD转移噪声和热噪声,则系统信噪比可以表示为:

$\text{S}\text{Ν}\text{R}=\frac{\phi {}_{\text{S}}A\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau {\rm T}}{(\phi {}_{\text{n}}A\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}\tau \alpha {}^2{\rm T}){}^{1/2}}=\frac{\phi {}_{\text{S}}A{}^{1/2}\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau {}^{1/2}{\rm T}{}^{1/2}}{(\phi {}_{\text{n}}\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}\alpha {}^2){}^{1/2}}(3)$

式(3)中信噪比计算是假定目标能量集中到一个像元内的极限探测能力,信噪比越高,系统提取信号能力越强。因此如何提高信噪比是光电探测技术的关键。目标与背景的对比度表示如下:

$C={\rm N}{}_1/{\rm N}{}_2=\frac{\phi {}_{\text{S}}A\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau t}{\phi {}_{\text{n}}A\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}\tau \alpha {}^{2}t}=\frac{\phi {}_{\text{S}}\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}}{\phi {}_{\text{n}}\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}\alpha {}^2}(4)$

2 光谱滤波原理及最优光谱滤波器选择

光谱滤波是根据目标与背景的光谱辐射差异,采用合适的光谱滤光片,使光学系统透过给定波段的辐射,利用滤光片消除不需要的辐射光谱成份,最大限度地减小光电接收器接收的背景光辐射光子,抑制CCD探测器饱和,同时减少衰减目标信号,由此提高探测器对所需目标与背景辐射通量之比,提高目标的对比度和探测信噪比。太阳光相对于天空背景光的归一化光子通量图如图1所示。

图中曲线l是太阳光相对天空背景光归一化光子通量曲线。可以看出,600～800 nm是空间目标相对于天空背景最强的波段,因此光谱滤波应选择在600 nm以上。CCD本身也是一个光谱滤波器,而对不同频段的光谱具有不同的量子效率。因此选择光谱滤波时要考虑CCD的光谱响应特性。最佳滤波器的选取应在满足系统跟踪精度下的最大积分时间内,保证CCD不饱和的前提下,太阳光相对天空背景光归一化光子通量曲线与CCD量子效率曲线在各个频段的乘积积分值最大的区间。因此选择CCD探测器时,量子效率曲线应尽可能与图1的目标与背景的规一化曲线相近,这样光谱滤波对提高目标与背景的对比度贡献最大,效率最高。

图2清楚地反映出了加入0.6 μm,0.7 μm,0.8 μm截止滤光片和0.68～0.72 μm窄带滤光片后对天空光和太阳光的光谱滤波效果,对天空光的抑制比太阳光大得多,图中也可看出中性滤波虽然也能抑制背景光,防止CCD饱和,但同时也衰减了相同比例的目标能量。

由第2节探测能力模型以及极限探测星等式(7)(见下节推导)可计算出光谱滤波对探测对比度、信噪比以及星等的影响[7],如表1所示。

光谱滤波技术对空间目标光电探测探测系统白天探测能力有明显的提高。可以将目标的光学对比度提高约3～6倍,将目标的信噪比提高约1.75～2.5倍,在光电探测系统的参数一定的情况下可以将系统的极限探测星等提高0.7～1.0个目视星等。从表1中可看出使用窄带滤光片可以更有效地衰减背景光,提高信噪比的能力更强,因此窄带滤光片是最有效的光谱滤波方法。

3 光学参数对探测能力的影响

3.1 视场对探测能力的影响

星光可认为是平行光,它的信号强度与探测器视场无关,而背景光与系统的立体角(与视场有关)成正比。减小视场可以减小背景辐射,增大对比度和信噪比。但是不断减小视场致使目标的靶面尺寸到一个CCD像素大小时,再继续减小视场会引起星光的能量在多个CCD像元间分配,单个像元的对比度和信噪比将不再随视场的减小而增加。所以,理论上当目标视角等于单位像素张角时,探测信噪比达到极限值。但是当目标像所占像素刚好为1个像素,像的抖动、漂移将引起检测上的困难。文献[8]中对视场与探测能力的关系做出了详细分析,结果表明:探测器系统视场的选取应保证目标像所占像素个数不小于22,同时视场的选取还应令CCD接近饱和并保证CCD不饱和,在这种情况下可以确定系统的探测极限。

根据上述分析,恒星目标应成像在4个像素上。设M星等的光子流为φM,目标信号分到了4个像素,每个像素的信号光子流为总光子流的1/4。在极限探测的情况下,对式(3)信噪比的表达式进行修正[9]得到:

$\text{S}\text{Ν}{\text{R}}^{\prime }=\frac{\phi {}_{{\rm M}}A{}^{1/2}\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau {}^{1/2}{\rm T}{}^{1/2}}{4(\phi {}_{\text{n}}\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}){}^{1/2}}(5)$

满足信噪比大于6条件下的最小目标辐射光通量φM,反映了光电设备的极限探测能力。由上式可得出:

$\phi {}_{{\rm M}}=\frac{4\text{S}\text{Ν}\text{R}(\phi {}_{\text{n}}\eta {}_{\text{n}}f{}_{\text{n}}){}^{1/2}}{A{}^{1/2}\eta {}_{\text{S}}f{}_{\text{S}}\tau {}^{1/2}{\rm T}{}^{1/2}}(6)$

探测器的极限探测能力也可以用极限探测星等来表示,计算极限探测星等如下:

$m=2.5\log (\phi {}_0/\phi {}_{{\rm M}})(7)$

式中:φ0=51010 photons(m2s)为0星等的平均辐射光通量。

3.2 光学口径对探测能力的影响

由信噪比的公式可以看出,信噪比是与探测器口径的平方成正比例的。口径的选择要与探测的技术要求和探测器的灵敏度相匹配,一般来讲,口径越大,能够探测的极限星等越高。由于白天探测空间目标是一项复杂技术,影响目标探测的因素很多,但可以根据目标探测信噪比公式,探测极限星公式来计算出口径对探测能力的影响。

在相对口径不变的情况下,计算不同口径的光学系统探测星等能力[7]如表2所示。选取CCD像元为16 μm,量子效率为0.3,相对口径为2,则1 m口径对应的像元分辨角为1.4″,在此分辨力下CCD不饱和的极限积分时间为20 ms。

表中:φ=0.2sb=1.26109 photons(m2s);φ=0.6sb=3.15109 photons(m2s)

根据计算结果可以得出以下规律:系统探测星等与通光口径平方成正比,要提高一个星等能力,口径要增1.6倍;提取信噪比从10提高到6,可增加0.6个星等;背景增加一个星等亮度,探测能力下降0.6个星等。据此分析结果,结合系统探测能力要求,由满足一定信噪比下的最小目标辐射光通量中φS能够估算出所需通光口径。

3.3 焦距对探测性能的影响

从信噪比的计算公式(3)可以看出,光学系统的口径越大,焦距越长,探测器的积分时间越长,系统信噪比越高,也就是探测能力越强。在只考虑对比度的情况下,由对比度公式(4)可以看出,目标与背景的对比度,仅与光学系统的焦距有关,而与光学系统的口径、探测器的积分时间、光学系统的透过率无关。图3给出满足调制对比度大于0.03要求时系统的探测能力与焦距的关系[10]。很显然焦距越长,探测能力越高,10 m焦距的系统探测能力比1 m焦距系统的高出约5个星等。可以看出增长光学系统的焦距能够有效的提高光电系统在白天的探测能力,但如果焦距过长,势必造成设备的观测视场变小,给设备的捕获和跟踪带来困难;另外,当光学焦距增长时容易造成探测器靶面上能量的分散,为实现成像在一定的像元之内,必须提高设备的跟踪稳定性。并保证天空具有较好的视宁度。在设计的时候要综合考虑这些因素。

4 结 语

白天强背景光条件下,采用光谱滤波的办法可以有效的抑制背景光,而保留大部分目标能量。通过不同波段的滤波效果得知采用窄带滤波的方法可以达到更好的效果。除了光谱滤波的方法外,探测器的参数对白天探测能力也有比较重要的影响。通过分析计算得出在一定条件下减小视场、增加光学口径和焦距能提高探测能力,通过调节参数提高探测能力必须要权衡各参数之间的相互影响,以达到最优的效果,这些都可为探测系统的设计提供一定参考。

参考文献

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[2]王永仲.现代军用光学技术[M].北京:科学出版社,2003.

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[5]彭华峰,陈鲸,张彬.空间目标在天基光电望远镜中的光度特征研究[J].光电工程,2006,33(12):6-14.

[6]曾德贤,杜小平.空间目标在天基光学探测中的特性分析与仿真[J].空间科学学报,2008,28(6):560-566.

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[10]王建军.白天强天空背景条件下空间目标探测能力分析[J].飞行器测控学报,2007(12):45-49.

[11]郭渭荣,栗苹,陈慧敏,等.不同角度下散射太阳光对光电探测器的干扰[J].控制与探测学报,2009(1):41-45.

例谈培养空间想象能力的策略 第10篇

一、加强几何教学与实际的联系

空间想象能力的基础是空间观念, 而空间观念的来源是我们对现实世界的直接感知与认识, 因此, 应加强几何教学与实际的联系, 帮助学生将具体的现实空间与抽象的几何概念相统一.培养和发展空间观念, 应加强几何教学与实际的联系, 具体措施为:

(1) 运用生活实例或实际问题引入几何概念, 探讨几何图形的性质.

(2) 给予学生动手操作、实践活动的机会, 以发展空间观念.

(3) 重视几何知识在实际生活中的应用.

例如, 在讲解对称及对称图形、概念时, 可以让学生列举出生活中具有对称性质的事物或现象, 或者让学生设计图案, 通过这些实践活动帮助学生加深理解对称的含义在学习多边形角的性质时, 可以从房屋装修的角度提出问题:为什么用全等的三角形能铺满地面?哪些多边形能铺满地面?哪些不行?学生在对这些问题的思考过程中可以发现多边形的性质与规律.新课改后, 几何教学重视引导学生通过动作操作来形成空间观念, 认识几何性质的教学实例也越来越多.

二、理好实物 (模型) 与几何图形的关系

在几何学习中, 特别是立体几何学习中, 学生所获得的空间信息主要来源于实物 (模型) 、几何图形、语言描述以及它们之间的相互转换, 因此, 要培养学生的空间想象能力, 在几何教学中必须处理好实物 (模型) 、图形、语言之间的关系.

1. 恰当运用实物模型进行直观教学.

初始阶段, 教师能恰当地运用实物、模型, 可使抽象的事物获得生动的形象, 使平面上的图形有了立体感.

例如:老师通过对金字塔的语言描述唤起学生头脑中相应的表象, 再通过观察棱锥的直观模型, 使学生获得对棱锥几何体的整体形象认识, 在此基础上画出的直观图就成为棱锥概念的形象表示, 以后一提及棱锥, 大脑便浮现出相应的图形.可见, 在几何概念形成过程中, 直观模型起了重要作用.

在抽象空间几何问题里, 直观模型的作用也不容忽视比如, 老师提问:“在空间中, 两直线同时垂直于第三条直线, 那么这两条直线的位置关系怎样?”此时, 在二维平面上无法表示出这三条直线的形象, 如果形成的表象不清晰, 则可以借助于三支铅笔来展现三直线在空间中的位置关系以获取正确解答.必须指出, 使用直观模型本身并不是目的, 过分依赖于模型的使用可能会引起不良后果.

2. 进行画图训练, 实现由“模型”到“图形”的过渡.

要使学生摆脱对直观模型的依赖, 必须进行画图训练, 当然, 画图训练应有层次性.

首先, 训练学生画平面图形、空间几何体的直观图, 画好后引导学生将直观图与实际模型作对比, 再根据直观图想象其实际形状, 这样做对提高空间想象能力以逐步丢掉“模型”具有显著的作用.然后, 让学生根据语言表述画出相应的图形.

如讲直线与平面的位置关系时, 老师说明其关系有三种:在面内、相交、平行, 再让学生用适当的图形将这些位置关系表示出来.在训练画图的过程中, 不仅要求会画, 而且要求画出很强的主体感.比如, 让学生画出表示两条异面直线的图形, 然后, 要求学生自己判断哪些最具立体感, 在此过程中空间想象能力自然增强.

三、增强对图形的加工、变换能力

几何图形是一种视觉符号, 与表象的形成密切相关, 因此, 图形及图形的加工、变换能力在培养和发展空间想象能力的过程中起着关键的作用.图形的变换一般有以下几种类型:

1. 图形的运动与变式.

当学生已逐步摆直观模型的束缚, 转而对图形进行认知时, 应适当增加图形运动变化的训练, 力求在图形变式与运动过程中, 从根本上认识图形的本质特征, 克服一些由图形带来的思维障碍.

2. 图形的分解与组合.

在几何问题中给出的几何图形常由表达基本概念、定理的基本图形经过组合、剖解、交错、迭复形成.这样的图形容易干扰对几何对象的感知, 也影响了对基本图形之间关系的发现.

在平几和立几中, 图形分解与组合的练习可以有多种形式.比如, 经过平移、旋转、对称变换等运动, 使简单图形演变为复杂图形, 将平面图形折叠成空间几何体, 或将空间几何体的表面展开, 或将空间几何体进行割补, 或在复杂图形中寻找基本元素的关系, 等等, 这些都是极好的训练素材.

四、进行抽象问题形象化的训练, 培养几何直觉能力

将抽象问题形象化的几何直觉能力是空间想象能力结构中的最高层次, 因此, 要培养空间想象能力, 进行抽象问题形象化的几何直觉能力的训练也是一个不容忽视的方面.

抽象的数学概念的形成与理解, 离不开形象化例证的支撑.例如, 对于函数的单调性这个抽象概念的学习, 仅凭定义“对于定义域中任意x1, x2, 如果x1≥x2时, f (x1) ≥f (x2) ”的字面分析, 学生很难理解本质属性, 只要将一些特殊函数, 如y=3x+1的图像与定义结合起来, 使学生不仅能从定义的语义中理解记忆概念, 而且在出现“单调性”概念时, 头脑中立刻浮现出这些函数的图像所表示的单调性的形象, 从而真正把握单调性的概念.同样, 用直观、形象的图形、图示来表示数学公式的证明及相互关系, 也有助于对数学公式的理解与记忆.

空间游戏能提高儿童的认知能力 第11篇

“我们发现特定的空间游戏与孩子的空间推理能力息息相关。”心理学家和首席研究员杰米·杰奥特博士说，“这很重要，因为给孩子提供玩空间游戏的经验，会很容易地推进他们的空间推理能力发展，特别是对于那些优势明显不足的孩子，比如一些来自低收入家庭的孩子。”

掌握空间推理方法，能够操纵空间对象，是日常生活中至关重要的一部分。这个技能帮助我们穿行于繁忙的街道中，组装一堆本是零件的家具，甚至是装填洗碗机。除此之外，这项技能对于学术领域的成功至关重要，包括科学、技术、工程和数学各个领域。身处这些领域的大学毕业生通常被视为专业人才和高就业人员。

“虽然以前的研究表明，空间游戏活动可能培养孩子的空间推理能力，但是却缺少大量多样的例子作为支持数据。”杰奥特说。

韦克斯勒学龄前儿童智力量表经过修订和规范，通常用于检测认知能力，它给杰奥特和天普大学的合著者诺拉·纽康比提供了一个绝好的机会，研究孩子的空间游戏和空间思考。他们分析的数据来源于4～7岁的847个孩子，这些孩子进行了修订过的学前儿童智力量表的检测，包含有助于一般智力认知技能的量化考核。

研究人员发现，家庭社会经济地位、性别和一般智力分数都与孩子在测验中的表现相关。来自低等社会经济地位群体的孩子获得的测验分数要比来自中、高等社会经济地位群体的孩子获得的分数低，而且男孩获得的分数要比女孩获得的分数高，考虑在内的还有其他几个认知能力，例如词汇、工作记忆和处理速度。

更重要的是，孩子玩某些玩具的频率与他们的空间推理能力也有关联。经常（一周超过6次）玩智力拼图、积木和棋类游戏的孩子获得的分数要比偶尔（一周三到五次）或者从来不玩这些玩具的孩子获得的分数高。

研究人员提出，空间游戏和空间推理能力的潜在工作机制间的联系需要更深入的调查，但是这些结果表明，多让孩子玩空间游戏是增进他们空间推理能力的一个可行的办法。

小学生空间想象能力的培养 第12篇

一、创设良好的认识环境, 培养学生空间想象能力

教学实践证明:具体形象的感性知识越丰富, 就越容易形成空间观念。例如, 在认识长方形、正方形、三角形、圆形等图形时, 在教学时联系实物引导观察, 学生就能举例说出哪些物体的形状是长方形、正方形、三角形、圆形。如让学生自己动手用尺子量一量线段的长度, 是感性形成“线段可度量”、“有两个端点”这一空间特征的最佳手段。用三角板上的直角去比一比相互垂直的两条直线的交角, 能使学生牢固地留下“两条直线相交成直角, 它们互相垂直”的印象。在动脑动手中, 学生得以真正参与到学习知识的过程中, 使学生对空间概念留下深刻的表象。

二、借助直观教具, 培养学生空间想象能力

为了使学生更好地理解和掌握所学的教学内容, 在借助直观教具时, 把演示与讲解有机地结合起来, 让学生边观察边思考, 从而培养学生的观察能力, 发展学生的空间想象能力。如在教学“长方体的认识”时, 我首先出示一张长方形纸, 复习长方形的特征, 随着纸的高度慢慢增高, 引导学生讨论纸堆的各面形状是不是长方形。上述直观演示, 学生对长方体建立起初步的空间观念, 这样的教学符合学生的认识规律, 又完善了学生的认识结构。

三、加强识图与画图的训练, 发展学生的空间想象能力

空间观念是形象思维与逻辑思维交替作用的思维过程, 几何图形能最简捷、最直观地表达出空间形式。所以, 加强识图与画图的训练, 是培养空间观念的最好途径。数学教学中, 必须重视画图识图教学。例如, 要让学生从各种不同的角度, 观察识别同一种几何图形。平时也可以指导学生做一些想象练习给予训练。如, 拼图练习, 分解图形练习, 或在一个复杂的几何图形中, 找出几个三角形、四边形等。又如, 提倡学生在课外玩玩七巧板、折纸等游戏, 都有利于发展学生的空间思维能力。

总之, 空间想像力要在教学过程中讲练结合, 以循序渐进的方式进行培养, 这样可以使每一个学生头脑中建立起一座“空间模型”, 逐步增强学生的空间想象能力。

摘要：新课程教学大纲强调了几何初步知识, 教学要注意利用数形结合来培养学生的空间想象能力, 在教学过程中注意多层次、多渠道地培养和发展学生的空间想象能力。